104217583 Capitulo Uno Motos

7/30/2019 104217583 Capitulo Uno Motos

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CAPTULO I

ASPECTOS HISTRICO TCNICOS DEL MOTOR DE DOSTIEMPOS

1.1 HISTORIA DEL MOTOR

El motor de combustin interna se desarrolla como una evolucin de lamquina de vapor. En este motor el trabajo se obtiene por la combustin deuna mezcla de aire y combustible, a diferencia de la mquina de vapor queaprovecha la presin del vapor de agua que procede por una combustinexterna.

El primer motor de combustin interna fue construido por el francs EtienneLenoir en 1863. Este motor fue mejorado notablemente por el alemn NikolausOtto que, en 1876, invent el primer motor que funcionaba con el ciclo decuatro tiempos. En su honor este motor de explosin se denomina motor Otto.

El motor de dos tiempos data del ao 1879, el responsable de su diseo tericofue el ingls Clerk, y las primeras pruebas de motores con fase de compresinen el crter se deben a Karl Benz, en el ao 1880, los primeros motores deserie aparecieron en las motos a principios del siglo XX y desde entonces hansido los ms utilizados.

Wilhelm Maybach y Gottlieb Daimler construyeron una moto con cuadro ycuatro ruedas de madera y motor de combustin interna en 1885. Su velocidadera de 18 km/h y el motor desarrollaba 0,5 caballos.

Figura 1.1 Rplica de la Reitwagen de Daimler-Maybach.Fuente: es.wikipedia.org/wiki/Motocicleta

En 1886, Karl Benz construye el primer automvil de tres ruedas. Ese mismoao Daimler aplica el motor de Maybach sobre un carruaje de cuatro ruedas, lahistoria del automvil haba comenzado.


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Figura 1.2 Automvil construido por Benz en 1886.Fuente: historiadelautomovilpi.blogspot.com/

En 1892, el alemn Rudolf Diesel inventa un motor que funciona concombustibles pesados y no necesita sistema de encendido que se llamarmotor Diesel. Cinco aos despus, en 1897, se construye el primero de estosmotores. Sera aplicado en un camin por primera vez en el ao 1923, aunqueya en 1912 se haba montado en una locomotora.

En 1957, el alemn Felix Wankel prueba con xito un nuevo motor de pistnrotativo que es conocido con el nombre de su inventor, motor Wankel.

1.2 MOTOR TRMICO DE COMBUSTIN INTERNA

Se denomina as al motor que transforma la energa trmica en energamecnica, mediante la combustin de una mezcla de aire y carburante que sequema interiormente generando un trabajo mecnico.

Los motores trmicos de combustin interna empleados en automocin debenreunir una serie de cualidades:

- Buen rendimiento, es decir, que transforme en trabajo buena parte de laenerga que produce la combustin,

- Bajo consumo en relacin a su potencia,

- Gases de escape poco contaminantes,

- Fiabilidad y durabilidad,

- Bajo coste de fabricacin y mantenimiento.


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1.2.1 CLASIFICACIN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA

Los motores de combustin interna se pueden clasificar atendiendo a

diferentes conceptos:

Por la forma de iniciar la combustin:- Motores Otto.- Motores Diesel

Por el ciclo de trabajo:- Motores de 4 tiempos- Motores de 2 tiempos

Por el movimiento del pistn- Motores de pistn alternativo- Motores de pistn rotativo

1.3 MOTOR DE DOS TIEMPOS

Un motor alternativo de combustin interna, en el cual el ciclo completo detrabajo se realiza en dos carreras del pistn, es decir, en una sola vuelta delcigeal, se define como motor de dos tiempos.

En su concepcin definitiva, el motor de dos tiempos casi nunca utiliza vlvulaspara el control de la admisin y del escape de los gases del cilindro, sino quetrabaja con lumbreras. Las lumbreras son orificios que se encuentran en elcilindro y sustituyen al complicado sistema de control de alimentacin y escapellamado sistema de distribucin en los motores de cuatro tiempos (vlvulas,

muelles, levas, correas o cadenas de transmisin)1

.

Figura 1.3 Lumbreras del motor de dos tiemposFuente: tecnovega.wikispaces.com/Motores+de+2+tiempos

1El Motor de dos tiempos [www.wikipedia.com/twostrokeengine]

BUJA

PISTN

VLVULA DE ADMISIN

CRTER

LUMBRERA

DE ADMISIN

TRANSFER

LUMBRERA DE ESCAPE

CILINDRO


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El motor de dos tiempos (2T) es uno de los motores ms sencillos que existendebido al reducido nmero de elementos de los que est conformado, loscuales son explicados a continuacin:

1.3.1 EL CRTER

Es la parte metlica del motor que encierra la mayora de sistemas mviles. Enlos motores de 2T es utilizado en la etapa de admisin en el ciclo de precarga,adems en su parte posterior alberga la caja de cambios, alternador,embrague, entre otros.

Figura 1.4 Crter del motor de dos tiempos.

Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

El crter interviene directamente en la admisin, por tanto, no es posibleutilizarlo como depsito de aceite, los rodamientos que soportan el cigeal y lacabeza de la biela que se encuentran en el interior de este se lubrican graciasal aceite que se utiliza en la mezcla lubricante (gasolina y aceite).

Adems es necesario un perfecto sellado y estanqueidad, la cual se consiguemediante la utilizacin de retenes de goma que ajustan exteriormente con elcrter e interiormente con el cigeal. 2

2El motor de dos tiempos [www.wikipedia.com]

BASE DEL

CILINDRO

PERNOS

PARA

JUNTA

JUNTA

ALOJAMIENTO

DEL CIGEAL


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1.3.2 EL CILINDRO

El cilindro es la gua del pistn, ajusta con l lo ms perfectamente posible, seapoya y sujeta al crter y se cierra superiormente por la culata.

Se fabrica con aleteado (y a veces con cmara de refrigeracin lquida) y por logeneral es de hierro.

Figura 1.5 Cilindro del motor de dos tiempos.


Dentro del cilindro se hallan las lumbreras de escape y los transfers que son losresponsables del verdadero funcionamiento del motor de dos tiempos, ademsde los sistemas de admisin y escape3.

La lumbrera de escape suele partirse en dos conductos para evitar elsobrecalentamiento y la interferencia en la carrera del pistn.

Los cilindros se ven expuestos a un desgaste continuo por lo que tiende aovalizar la forma del alojamiento del pistn. Esto debido a que durante el girodel cigeal y la consiguiente carrera del pistn las partes que ms rozan sonlas situadas en la perpendicular del buln.


JUNTA DE LA

CULATA

CULATA

SELLO DE LA

CULATA

ALETAS PARA

DISCIPACIN

DE CALOR

SELLO DEL

CILINDRO


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Un cilindro siempre se puede rectificar a sobre medida un nmero limitado deveces, siempre y cuando sus paredes no hayan sido tratadas (tratamientos deendurecimiento, etc.). El nmero de rectificaciones posibles lo marca el espesorde la camisa del cilindro que no debe ser demasiado fina.

Figura 1.6 Lumbreras del cilindro del motor de dos tiempos.


Tambin se puede encontrar ralladuras en las paredes del cilindro que

producen una prdida de compresin, suelen ser ocasionadas por un desgasteen los segmentos o por la falta de lubricacin, entre otros.

1.3.3 LA CULATA

La culata tiene como misin cerrar el cilindro por la parte superior y albergar labuja de encendido. La culata configura, junto con la cabeza del pistn, lacmara de combustin. Por lo general, la culata tambin est aleteada como elcilindro para su perfecta refrigeracin.

Las culatas se fabrican en aleaciones ligeras de aluminio, es raro ver culatasde fundicin de hierro.

La cmara de combustin que forma la cabeza del pistn y el diseo de laculata es muy importante y decisiva para el rendimiento del motor. Una formaapropiada facilita el aprovechamiento de la energa liberada en la combustin,adems facilita el correcto llenado de la mezcla y es eficaz en la eliminacin delos gases quemados4


LUMBRERA

DE ESCAPE

LUMBRERAS

TRANSFER


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Figura. 1.7 Culata del motor de dos tiempos.

Fuente: es.wikipedia.org/wiki/Culata_(motor)

Si la refrigeracin es por aire la junta de culata defectuosa implica prdidas decompresin, si la refrigeracin es lquida la junta de culata defectuosa implicafugas de compresin al circuito de refrigeracin y la entrada de lquido en lacmara de compresin. La causa de esta avera suele ser unsobrecalentamiento de la culata. La culata tambin puede sufrir la destruccin

de la rosca donde se aloja la buja, para solucionar se puede adaptar uncasquillo roscado interior y exteriormente en el orificio destruido.

A diferencia de la culata del motor de cuatro tiempos, la cual aloja las vlvulasde admisin y escape, adems del sistema de distribucin, en el caso del motorde dos tiempos esta nicamente funge como tapa de cilindros y en su partecentral se ubica la buja de encendido.

En motores de dos tiempos antiguos se conformaba en una sola pieza elcilindro y la culata, con el fin de eliminar el proceso de maquinado de lassuperficies de las dos piezas para la junta y adems para garantizar laestanqueidad. Hoy en da se fabrican en dos partes por motivos de

mantenimiento especficamente.1.3.4 EL CIGEAL

Es un elemento mvil que se encarga de transformar en movimiento circular, elmovimiento de subida y bajada del pistn por dentro del cilindro. El cigealque utiliza el motor de dos tiempos es diferente al de cuatro tiempos, tanto enaspecto como en construccin.

CMARA DE

COMBUSTIN

ALOJAMIENTO

DE LA BUJA

PUNTOS DE

SUJECIN


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Se encuentra dentro del crter que participa en el proceso de admisin, portanto es imposible su lubricacin desde el exterior ya que debe ser estancototal.

En los apoyos de cigeal con los extremos del crter se montan rodamientosde bolas, ya que stos son mucho ms estrechos que las agujas para unamisma carga.

Figura 1.8 Cigeal del motor de dos tiempos.Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

Los rodamientos y la cabeza de la biela son lubricados por el aceite queincorpora la mezcla lubricante (gasolina y aceite) y se denomina "lubricacinpor niebla de aceite"

El cigeal est formado por dos discos cilndricos que incluyen el contrapesopara equilibrar la muequilla y la biela, adems ejercen las veces de volantesde inercia, imprescindibles para asegurar una buena marcha del motor y unrgimen de ralent idneo5.


RODAMIENTOS

CONTRAPESOS

CHAVETERO

MUEQUILLA

RETENEDOR


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En una parte del cigeal se coloca el plato magntico en el otro el engranajede la transmisin primaria, el cigeal lleva en sus extremos chaveterosparalelos al eje del mismo, en estas ranuras se insertarn chavetas que sirvenpara mantener en una posicin nica al volante magntico ya que este

comanda el sensor de encendido o la leva que acciona el ruptor.

Normalmente se fabrican de aleaciones capaces de soportar los esfuerzos alos que se ven sometidos y pueden tener perforaciones y conductos para elpaso de lubricante. Hay diferentes tipos de cigeales; Los hay que tienen unapoyo cada dos muequillas y los hay con un apoyo entre cada muequilla6.

El material empleado generalmente para la construccin de los cigeales esde acero al carbono; en los casos de mayores solicitaciones se emplean acerosespeciales al cromo - nquel o al cromo -molibdeno-vanadio tratadostrmicamente. Se construyen tambin cigeales en fundicin nodular queposeen unas caractersticas de resistencia semejantes a las del acero al

carbono. Los muones de un cigeal se endurecen superficialmente mediantecementacin, temple superficial o nitruracin. En un sistema especial de templesuperficial muy empleado en la fabricacin en serie, el endurecimiento seproduce mediante un calentamiento superficial obtenido por procedimientoelctrico (por induccin) y posterior enfriamiento con agua; este sistema deendurecimiento es muy rpido. Otro sistema de endurecimiento superficial es elflameado, en el cual el calentamiento se obtiene con la llama7.

1.3.5 LA BIELA

La biela transmite al cigeal el movimiento de subida y bajada del pistn, sefabrican en acero, se endurecen y tratan trmicamente y despus se lasconforma mecanizndolas, se construyen con seccin de doble T u ovaladas alo largo de su cuerpo para resistir al pandeo.

Se diferencian de las bielas de motores de cuatro tiempos en que no suelen serdesmontables, suelen ser ms largas ya que debido al sistema de abertura ycierre de lumbreras, el pistn necesita ms carrera a lo largo del cilindro.

Para facilitar el engrase de los rodamientos, se practica un orificio en el pie debiela y acanaladuras en la cabeza, por donde la niebla de aceite accede a lasagujas de ambos, muchas bielas disponen de arandelas antifriccin en su basey cabeza para evitar el rozamiento de la biela con cigeal y pistn

respectivamente.

6Cigeal [es.wikipedia.org/wiki]

7Materiales empleados en cigeales [es.answers.yahoo.com]


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Figura. 1.9 Biela del motor de dos tiempos.Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

La avera por excelencia de la biela es la llamada "Biela fundida" y se produce

al deteriorarse el cojinete de apoyo, generalmente el de la cabeza de la biela(unin biela-cigeal), ello provoca un ruido procedente del golpeteo producidopor la excesiva holgura.

Si el ruido es intenso debe pararse inmediatamente el motor antes de que labiela se desprenda de su alojamiento produciendo daos importantes en eleste8.

1.3.6 El PISTN

Se encarga de bombear gases frescos y quemados, se desplaza por el interior

del cilindro en un movimiento de subida y bajada a lo largo de su carrera,aprovecha la energa liberada en la combustin, generalmente se fabrican enaleaciones ligeras.


MUEQUILLA

COJINETE DE

AGUJAS

ARANDELA

ANTIFRICCIN

PI DE BIELA

CABEZA DE

BIELA


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Figura 1.10 Pistn del motor de dos tiempos.Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

La falda, muy importante en los 2T, por ser la encargada de abrir y cerrar las

lumbreras de admisin, se construye con recortes laterales o con ventanasrecortadas en el lado de la admisin para el transfer corto o de barrido o para laadmisin por la falda del pistn.

Bsicamente existen dos procesos para la fabricacin de pistones, mediantefundicin o a travs de la forja. Los pistones forjados presentan mayorresistencia mecnica.

Actualmente el material utilizado para la elaboracin de pistones es el aluminio,debido al menor peso que presenta ante el hierro fundido este tiene menorinercia al momento de funcionar dentro del cilindro, lo que le permite alcanzaral motor mayores velocidades de giro.

Un problema frecuente en los motores de dos tiempos es el GRIPAJE, seproduce por la fusin de una parte del pistn y la pared del cilindro debida lafalta de lubricacin o al aumento excesivo de la temperatura9.


FALDA

BULN

SEGMENTOS

CABEZA

ARANDELA DESEGURIDAD DEL

BULN


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1.3.7 ANILLOS O SEGMENTOS

Los segmentos son piezas circulares de seccin generalmente rectangular, quese adaptan en el mbolo o pistn en las ranuras practicadas para el efecto,sirven para hacer un sello hermtico de la cmara del pistn o mbolo sobre

las paredes del cilindro.Estn fabricados con aleaciones de hierro dctil (X) cromo (KC) y molibdeno(K) con estas letras podrn identificar de que material estn fabricados losjuegos, esto es importante para la adecuada seleccin de los segmentos autilizar en motores re anillados o rectificados.

En el caso de los motores de cuatro tiempos por lo general se utilizan tres tiposde segmentos: el primer segmento llamado tambin de fuego por estar encontacto directo con la combustin contenida por la cabeza del pistn, elsegundo segmento que se encarga de contener las fugas provenientes delsegmento de fuego y el tercero que se encarga de dosificar la lubricacin en la

pared del cilindro.En los motores de dos tiempos se utilizan nicamente dos segmentos deseccin rectangular ya que la lubricacin es por niebla de aceite el tercersegmento no es necesario, en el caso de motores de competenciageneralmente se instala un solo segmento a fin de reducir la friccin con lapared del cilindro.

Figura 1.11 Anillos o segmentos.Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

Es importante tomar en cuenta que la instalacin de los anillos en un motor dedos tiempos debe realizarse de tal manera que las puntas de estos no puedanengancharse en las lumbreras, por lo general se suelen colocar en la parte de

ANILLO DE

FUEGO

PUNTAS DEL

ANILLO

SEGUNDO

ANILLO


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la admisin, salvando en su carrera las ventanas de la lumbrera de escape ytransfer10.

1.3.8 EL CARBURADOR

El carburador es el sistema que alimenta al motor con la mezcla de aire-gasolina. Para ello dosifica la gasolina y la pulveriza en el aire que el motoraspira a travs del depurador.

Cada rgimen del motor necesita mayor o menor cantidad de gasolina. Elcarburador utiliza la aspiracin del propio motor para funcionar, la aspiracin larealiza el motor en la fase de admisin. Actualmente el carburador se sustituyepor la inyeccin electrnica o mecnica.

Figura 1.12 Carburador para motor de dos tiempos.Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

10Anillos o Segmentos [www.automotriz.net/tecnica/anillos-aros.html]

STARTER

MANDO DEL

ACELERADOR

TORNILLO DE

BAJA

TORNILLO DE

RALENT

CUBA

AGUJA CAMPANA

INGRESO

DE AIRE

FLOTADOR


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El funcionamiento del carburador se basa en el principio de VENTURI, el cualafirma que si una masa de aire se hace pasar por un estrechamiento a unavelocidad concreta, dicha masa aumenta la velocidad en dicho estrechamientoy de esta forma el caudal ser constante. Es justamente en esteestrechamiento donde el carburador aade la gasolina al flujo de aire, creando

al final del estrechamiento una mezcla de aire-gasolina pulverizada11

.

Uno de los mayores problemas del carburador es disponer de diferentescantidades de mezcla para determinadas condiciones de rgimen del motor.Esto se consigue variando el estrechamiento antes mencionado, de esto seencarga la aguja del carburador que se acciona al abrir o cerrar el mando degas o acelerador.

El carburador posee la denominada CUBA situada en la parte inferior delmismo y que no es ms que un almacn de combustible proveniente deldepsito de gasolina, cuando la cuba se llena el flotador inmerso en ella cierrala entrada de mezcla.

Si el depsito de gasolina se encuentra encima del carburador la gasolina llegaa la cuba por accin de la gravedad, si el depsito est por debajo delcarburador ser necesario emplear una bomba de gasolina.

Por debajo del circuito principal de ALTA, circula el circuito de BAJA que es unsistema para cuando el mando de gas est sin accionar y, por tanto, el circuitode ALTA est cerrado. Por este circuito circula la mezcla que mantiene a lamotocicleta en "ralent" cuando la campana est cerrada.

El "Tornillo de BAJA" regula la mezcla en este circuito, dependiendo de laubicacin de este tornillo (al final o principio del circuito de baja) regular la

entrada de aire o la salida de la mezcla.El "Tornillo de ralent" regula la altura a la que baja la campana y se dispone enuna direccin perpendicular al recorrido de sta.

El "Starter" no es ms que un sistema que permite el ingreso de una cantidadadicional de combustible hacia el motor, de esta forma se enriquece la mezclapara lograr que el motor arranque en fro, en general el mismo mando queactiva el starter acelera levemente la moto.

Algunos carburadores disponen de un "Pulsador" (acta sobre el flotador de lacuba) cuya misin es llenar por completo la cuba de gasolina para arranquesen frio.

Los carburadores de acuerdo a su forma y configuracin constructiva seclasifican en:

11Carburadores Del Lorto [www.dellorto.com]


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- Carburadores de difusor fijo- Carburadores de difusor variable- Carburadores dobles- Carburadores de doble cuerpo (escalonados)

1.3.9 SISTEMA DE ESCAPEUna vez que el tiempo de explosin ha tenido lugar, el pistn bajadescubriendo la lumbrera de escape y con esto comienza el escapeespontaneo de gases quemados, al acercarse al PMI la presin dentro de lacmara del cilindro es sumamente baja, aproximadamente igual a laatmosfrica en este momento.

Al comenzar la carrera ascendente del pistn se cierra la lumbrera transfer y seinicia la compresin de la mezcla fresca, en este punto la lumbrera de escapese mantiene parcialmente abierta razn por la cual se expulsara parte de losgases combustibles por el conducto de escape, por esa razn es necesaria una

onda de sobrepresin desde el tubo de escape para mantener en la cmara delcilindro los gases frescos.

Figura 1.13 Sistema de escapeFuente: Suzuki AX100 Manual de partes

EMPAQUE

TUBO

COLECTOR

CMARA DESILENCIADOR

SILENCIADOR

DE ABSORCIN

IMPACTADOR


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El sistema de escape en los motores de dos tiempos se encuentra diseado detal forma que mediante un impactador produce una onda de dispersin queextrae los gases quemados del interior del cilindro e inmediatamente produceuna onda de retorno que no permite la salida de los gases frescos12.

1.3.10 SILENCIADOREl funcionamiento de un motor ocasiona la emisin de vibraciones al exteriorque se transmiten por el aire, algunas de estas vibraciones son perceptibles alodo humano y forman ruido. Otra funcin del sistema de escape adems deconducir los gases quemados al exterior es filtrar en lo posible esas frecuenciasaudibles, para esto se utilizan especficamente los silenciadores que se dividenen cuatro tipos bsicos13:

- Silenciador de absorcin.- Silenciador de Expansin- Silenciador de resonador lateral- Silenciador de interferencia

Figura 1.14 Tipos de silenciadoresFuente: www.2y4t.com/8/viewtopic.php?p=1052320

12Preparacin de motoresde dos tiempos [www.motosonline.net/fichamecanica.asp]

13Sitema de escape [www.gassattack.com/articulos_tecnicos/escapes]


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1.3.11 SISTEMA DE LUBRICACIN

En un motor de dos tiempos se utiliza el flujo de gases de entrada paratransportar el aceite lubricante hasta cada una de las piezas que forman partedel conjunto. Para ello, el aceite deber estar mezclado con el combustible, en

una proporcin previamente establecida.Hoy en da, la proporcin de mezclams usual recomendada por los fabricantes de motores de dos tiempos escincuenta (50) partes de combustible para una (1) parte de lubricante (2%). Sinembargo, equipos de tecnologa ms antigua an recomiendan la relacinveinticinco (25) partes de combustible para una (1) parte de lubricante (4%)14.

De esta forma, el aceite ser introducido en el crter del motor completamenteatomizado en la medida en que lo hace el combustible, y una vez dentro, pordiferencia de tensin de vapor se separar del flujo de gases para depositarseen todas las superficies que necesitan ser lubricadas.

Posteriormente, el lubricante una vez que ha conseguido evaporarse, se

sumar al flujo de gases que asciende hasta la cmara de combustin,incinerndose total o parcialmente junto al aire y la gasolina.

El porcentaje de aceite diluido condicionar por una parte la proteccin de laspartes sometidas a friccin y por otra, la calidad de combustin, si se utiliza enexceso se puede provocar una serie de residuos que pueden distorsionar elfuncionamiento del motor.

Es por ello que el tipo de aceite empleado ha de reunir propiedades que lepermitan desarrollar una buena proteccin de las partes mviles y a la vez quesu combustin sea optima, evitando la emisin a la atmsfera de residuoscontaminantes.

1.3.12 SISTEMA DE INYECCIN AUTOMTICA DE ACEITE.

Para estabilizar la cantidad de lubricante aadido al combustible, se hanimplantado en algunos motores de dos tiempos, sistemas de dosificacinautomtica del aceite lubricante.

En todos estos sistemas, la dosificacin est garantizada mediante una bombaarrastrada por el eje del motor con engranajes tipo tornillo sin fin. Un pequeombolo con movimiento alternativo, es el encargado de recoger una pequea

cantidad de aceite procedente del depsito e inyectarla a presin en el circuitode alimentacin, en el flujo de gases de admisin, entre el carburador y elmotor, justo antes de entrar en el crter.

14Aceites para motores de dos tiempos [www.bostonlubricantes.com/aceites_2tiempos.htm]


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Figura 1.15 Bomba de aceite lubricanteFuente: Suzuki AX100 Manual de partes

De esta forma la entrega de pequeas gotas se realiza al mismo comps que elrgimen del motor.

En algunos sistemas ms sofisticados, se ha incorporado la posibilidad deincrementar o disminuir la cantidad de cada entrega de aceite en relacindirecta con la posicin del acelerador (carga momentnea del motor). Estossistemas, adems, permiten modificar los valores mnimos y mximos devolumen de aceite para adaptar a cada usuario una lubricacin ms adecuada.

El aceite que se debe usar es un aceite para motores de dos tiempos queposeen una viscosidad menor la cual se encuentra entre los 40 y 60 cSt a 40Cy su equivalencia aproximada es SAE 30.

MANGUERA DE

ALIMENTACIN DE

ACEITE HACIAL EL

MOTOR

MANGUERA

DEL DEPSITO

DE ACEITE

MANDO DEL

DOSIFICADOR

PUNTOS DE

SUJECIN PROTECTOR


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1.4 FUNCIONAMIENTO

En los motores de dos tieexplosin y escape con ladurante dos carreras del

carrera motriz por cada vuEl ciclo completo se desarr

Primer tiempo.- En la carpistn cierra la lumbrera trque se estaba realizandoescape.

Figura 1.16Fuente: tecno

Desde este momento se in

con el encendido de esta cde la carrera ascendente,travs de la cual se introdpor efecto de la depresin

Segundo tiempo.- El pistaccin de los gases que

pos se realizan los ciclos de admisin, coparticularidad de que las cuatro fases tiepistn, con lo cual se consigue una ex

lta del cigeal.olla de la manera siguiente:

rera ascendente hacia el punto muerto sansfer, terminando de este modo la faseon anterioridad y sucesivamente tambin

Primer ciclo del motor de dos tiempos.ega.wikispaces.com/Motores+de+2+tiempos

icia la compresin de la mezcla fresca, qu

erca del punto muerto superior. En el ltimel borde inferior del pistn destapa una luuce en el crter una nueva carga de mezreada al subir el pistn.

n desciende desde el punto muerto supeados en expansin y antes de alcanzar

19

mpresin,nen lugarplosin o

perior, ele barrido

la fase de

e termina

o espaciombrera, acla fresca

rior por lael punto


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muerto inferior, destapa lacomienzan a fluir hacia el

En su bajada el pistn reade mezcla fresca que ant

presin impulsa la mezcllumbrera transfer para usimultneamente empujaescape.

De esta manera se compcigeal.

Figura 1.17Fuente: tecno

El motor de dos tiempos e

en embarcaciones debidogeneral en los ciclomotorgrande.

1.4.1 CICLO DE TRABAJO

A continuacin se muestrmediante un diagrama de

lumbrera de escape, a travs de la cualxterior por efecto de su presin.

liza al mismo tiempo la pre-compresin driormente haba sido introducida en el c

hacia la parte superior del pistn a trana nueva carga en la cmara de col remanente de gases quemados hacia

leta el ciclo, que se repite cada giro co

Segundo ciclo del motor de dos tiempos.ega.wikispaces.com/Motores+de+2+tiempos

muy utilizado en la agricultura por su pes

a la facilidad de instalacin, ademses y motocicletas ligeras de cilindradas

el ciclo de trabajo de un motor de doresin volumen:

20

los gases

la cargarter, esta

s de lambustin,l tubo de

pleto del

limitado,

de modomedia y

tiempos


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Figura 1.18 Diagrama presin volumen para un motor de dos tiempos.

En el punto 3 se efecta el encendido de la mezcla aire combustible, y sedesarrolla la combustin para dar origen despus a la expansin. Esta continahasta que el pistn, en correspondencia con el punto 5, abre las lumbreras de

escape. Como la presin en el cilindro es todava elevada, la fase de escapecomienza de modo espontaneo. Inmediatamente despus, es decir, cuando lapresin se ha reducido a un valor aproximadamente igual a la del conducto dealimentacin, se abre en 1 la lumbrera transfer y la mezcla combustible esempujada por la presin existente en crter.

En el segundo tiempo comienza la fase llamada de barrido, la cual sedesarrolla desde el P.M.I., por encontrarse abiertas las lumbreras de escape yde admisin, se verifica simultneamente el escape de gases y la introduccinde la nueva carga de mezcla aire combustible. Los gases frescos expulsan alos gases de combustin para ocupar su puesto.

Si la compresin de la nueva carga se realiza en el crter, la presin en elcilindro continua disminuyendo durante el barrido, porque el cilindro esta encomunicacin con la atmsfera y la presin de alimentacin va decreciendogradualmente. En algunos casos, con tubos de escapes largos, la inercia de lacolumna de gases de escape produce una succin de gas fresco en el periodofinal de la fase. Por esta razn, cuando en 2' se cierra la lumbrera de admisin


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y prcticamente cesa la intcon prdida de gas que es

1.4.2 DIAGRAMA DE MAN

A continuacin se apreciatiempos:

AAAA

Figura 1.19 Di

Como se puede observar

fase de carga ya que losempujan a los gases quem

Adems se en este diagraAAE se abre antes que lmanera la lumbrera transfde escape en el punto RC

roduccin de gas fresco, puede continuarimposible reemplazar.

DO

el diagrama de mando circular del mot

: adelanto a la apertura de escapeC: adelanto a la apertura de cargaRCC: retraso al cierre de cargaRCE: retraso cierre de escape

grama de mando del motor de dos tiempos.

la fase de barrido representa simultnea

ases frescos que ingresan por la lumbrerados producto de la combustin del ciclo a

a se verifica que la lumbrera de escape ea lumbrera transfer en el punto AAC, der se cierra en el punto RCC antes que la.

22

l escape,

r de dos

ente a la

a transferterior.

n el puntola mismalumbrera


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1.4.3 VENTAJAS

- Menor peso,

- Menores dimensiones,

- Mayor sencillez,

- Menor coste de fabricacin,

- Menor nmero de elementos,

- Mayor nmero de rpm.

1.4.4 DESVENTAJAS:

- Mayor consumo especfico de combustible,

- Mayor consumo de lubricante,

- La refrigeracin no es ptima

- Presenta mayor desgaste por lo cual existe mayor contaminacin

1.5 COMBUSTIBLES

La gasolina es una mezcla de varios hidrocarburos se encuentra en estadolquido a temperatura y presin normales se utiliza para accionar motores de

combustin interna de ciclo de Otto. Por ser una mezcla de diversos productos,la gasolina no tiene un punto fijo de ebullicin, sino una curva de destilacinque comienza a 30 C y termina, generalmente, antes de los 200 C. Su pesoespecfico es de 750 Kg/m3. La gasolina para automocin se presentamezclada con colorantes orgnicos sintticos y en general contiene aditivos devarias clases.

Los hidrocarburos que componen la gasolina estn comprendidos entre los queposeen cuatro tomos de Carbono y los que tienen 10 y 11 tomos de Carbono(C10-C11). Existen cuatro clases en que se subdividen los hidrocarburos, estasson : parafnicos, naftnicos, aromticos y olefnicos, la que predomina en elpetrleo bruto es la clase de los hidrocarburos parafnicos (parafinas), que

pueden ser de cadena lineal (n-parafinas) o ramificada (isoparafinas).

Las n-parafinas poseen una resistencia a la detonacin inferior a lacorrespondiente a las isoparafinas. La propiedad evita el picado de las bielas(cascabeleo) del motor de ciclo Otto, las mezclas de n-parafinas e isoparafinas,presentes en el petrleo bruto en estado de equilibrio, tienen una resistencia ala detonacin inferior a la necesaria para un correcto funcionamiento de losmotores.


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1.5.1 NUMERO DE OCTANOS

Es el mtodo para evaluar la resistencia a la detonacin, a la que est ligada lacaracterstica ms importante de la gasolina y la que, en definitiva, ha

determinado la evolucin tcnica y ha sido la base de la eleccin de losprocesos de produccin de esta. Se puede afirmar que el aumento de laspotencias especficas del motor del automvil se ha logrado gracias al poderantidetonante de la gasolina.

El nmero de octanos en una gasolina, no es siempre la misma, entonces paraello, y para que el funcionamiento del motor del vehculo sea el correcto, sedebe medir segn stas dos maneras:

RON: Nmero de Octano Research (Research Octane Number)

MON: Nmero de Octano Motor (Motor Octane Number)

El primero se mide en condiciones de mxima carga y bajas revoluciones, en elmomento del arranque en ruta; el segundo se mide con baja carga y altarevoluciones, durante la aceleracin en ruta15.

Los 2 mtodos dan en general, y para la misma gasolina, distintos nmeros deoctano La diferencia entre ellos se denomina sensibilidad (sensitivity) porcuanto indica la predisposicin de una gasolina a reflejar unas determinadascaractersticas, o las diversas condiciones de empleo del motor.

Para dar un ejemplo prctico, se puede decir que es posible encontrarse con 2gasolinas que en el laboratorio han dado el mismo RON=98, pero que,ensayadas en un automvil en aceleracin, partiendo de baja velocidad, sepuede demostrar que una de ellas posee un comportamiento indetonantecorrespondiente verdaderamente a 98 y la otra un comportamientocorrespondiente a 94. No slo eso, sino que las mismas gasolinas en el mismomotor, en distintas condiciones de marcha, por ejemplo a velocidad muyelevada y continua en autopista, pueden invertir su comportamiento y laprimera dar prestaciones indetonantes, aunque sensiblemente inferiores a lasde la segunda16.

15Gasolina [http://www.ingenieroambiental.com/?pagina=1124 ]

16Gasolina [www.campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/gasolina/gasolina.htm ]


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1.5.2 CARACTERSTICAS DE LA GASOLINA

Peso especfico.- Es la relacin entre el peso y el volumen de una substanciadeterminada. El de la gasolina se expresa generalmente en gramos por litro.

Muchas veces se emplea el peso especfico relativo, es decir la relacin entreel peso especfico de la gasolina y el del agua a determinada temperatura.

Potencia calorfica.- Denominada tambin poder calorfico, es la cantidad decalor que se desprende de la combustin completa de 1 kg de gasolina, y estanto menor cuanto ms aumenta su peso especfico.

Volatilidad - Est representada por la curva de destilacin y por la tensin devapor. La curva de destilacin indica a qu temperatura una gasolina comienzaa evaporarse, es decir a hervir (punto inicial), a qu temperatura se evaporacompletamente (punto final) y el porcentaje que se evapora a temperaturasintermedias.

Corrosividad.- A veces la gasolina puede contener azufre libre o en forma demercaptanos. En el primer caso, la gasolina tiende a atacar las superficiesmetlicas con que llega a ponerse en contacto, sobre todo si se trata de cobrey sus aleaciones; en el segundo caso, la gasolina, adems de ser corrosiva,tiene mal olor, a causa de los mercaptanos. Estos inconvenientes se eliminanmediante procesos de purificacin y suavizacin.

1.6 GASES CONTAMINANTES

El Monxido de Carbono en concentraciones altas y tiempos largos deexposicin puede provocar en la sangre la transformacin irreversible de laHemoglobina, (molcula encargada de transportar el oxgeno desde lospulmones a las clulas del organismo) en Carboxihemoglobina, volvindolaincapaz de cumplir esa funcin.

Por eso, concentraciones superiores de CO al 0,3 % en volumen resultanmortales. La falta de oxgeno en la combustin hace que sta no se produzcacompletamente y se forme Monxido de Carbono en lugar de Dixido deCarbono. En un vehculo, la aparicin de mayores concentraciones en elescape de CO indica la existencia de una mezcla inicial rica o falta de oxgeno.

Los Hidrocarburos, dependiendo de su estructura molecular, presentan

diferentes efectos nocivos. El Benceno, por ejemplo, es venenoso por smismo, y la exposicin a este gas provoca irritaciones de piel, ojos y conductosrespiratorios; si el nivel es muy alto, provocar depresiones, mareos, dolores decabeza y nuseas. El Benceno es uno de los mltiples causantes de cncer.Su presencia se debe a los componentes incombustibles de la mezcla o a lasreacciones intermedias del proceso de combustin, las cuales son tambinresponsables de la produccin de Aldehdos y Fenoles.


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La presencia simultnea de Hidrocarburos, xidos de Nitrgeno, rayosultravioleta y la estratificacin atmosfrica conduce a la formacin del smogfotoqumico, de consecuencias muy graves para la salud de los seres vivos.

Los xidos de Nitrgeno no slo irritan la mucosa sino que en combinacin con

los Hidrocarburos contenidos en el smog y con la humedad del aire producencidos Nitrosos, que posteriormente caen sobre la tierra en forma de lluviacida y contaminan grandes reas, algunas veces situadas a cientos dekilmetros del lugar de origen de la contaminacin.

El Plomo es el metal ms peligroso contenido en los aditivos del combustible.Inhalado puede provocar la formacin de cogulos o trombos en la sangre, degravsimas consecuencias patolgicas.

Se encuentra presente en las gasolinas en forma de Tetra-etilo de Plomo y seutiliza en su produccin para elevar su ndice de octano y tambin enmotorizaciones antiguas como lubricante de los asientos de vlvulas.

En las gasolinas sin Plomo se ha sustituido este metal por otros componentesmenos contaminantes que tambin proporcionan un alto ndice de octano.

1.6.1 OPACIDAD

Opacidad es la condicin en la cual una materia impide parcial o totalmente elpaso del haz de luz, para realizar la medicin de este parmetro se utilizananalizadores de humo de cmara cerrada denominados Opacmetros, quefuncionan bajo el procedimiento de muestreo de descargas parciales, deacuerdo a lo indicado en la norma tcnica vigente.

La medicin de la opacidad tiene una aplicacin de gran importancia en materiaambiental, ya que est referida a la evaluacin de emisin de gases a laatmsfera generados por la combustin de motores diesel y motores de dostiempos a gasolina17.

1.6.2 REGULACIONES DE CONTAMINACIN PARA EL DISTRITOMETROPOLITANO DE QUITO

En la ciudad de Quito actualmente se realiza la medicin de gases y opacidadpara los vehculos que circulan dentro del Distrito Metropolitano, la medicin degases se realiza principalmente a los automviles con motor de ciclo Otto a

gasolina en Centros de Revisin Vehicular instalados para tales efectos.Los parmetros de las mediciones de gases verificados en estos centros porser de mayor relevancia son: Monxido de Carbono (CO), Dixido de Carbono(CO2) Hidrocarburos no quemados (HC) y Oxigeno (O2). De estos gases, por

17Medicin de opacidad [www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-08-02-opacidad.pdf]


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su capacidad de contaminacin, son susceptibles de evaluacin el CO y los HCpor cuanto estos causan problemas de salud a las persona y adems sedepositan en la atmsfera como gases de invernadero produciendo cambiosclimticos.

En cuanto al CO2 y O2 estos no se evalan por cuanto no mayormente nocivosy son resultado de todo proceso de combustin.

1.7 GENERADORES ELCTRICOS

Un generador elctrico es aquel dispositivo electromecnico que puedeconvertir la energa mecnica en energa elctrica.

Existen algunos generadores que pueden transformar la energa mecnica enenerga elctrica y viceversa, son los llamados "generadores reversibles"

Un generador que produce corriente CONTINUA se denomina DNAMO y ungenerador de corriente ALTERNA se denomina ALTERNADOR.

En una motocicleta la corriente se obtiene por medio de un aparato que gira enel interior de motor.

El fundamento terico de generacin de electricidad es que toda espirametlica (trozo de conductor) movindose en el interior de un campo magntico(imn) posee una electricidad inducida, es decir se electrifica.

Si en vez de una sola espira se hace girar varias se generar una corrienteelctrica en cada una de ellas y la corriente total generada ser mayor.

1.7.1 DNAMO

La dnamo es un generador de CORRIENTE CONTINUA, pero tambin puedegenerar movimiento consumiendo energa. Es por tanto un generadorreversible (llamados dinamotores). El principio de funcionamiento es similar atodo generador, es decir, una espira (o varias) girando en el seno de un campomagntico (imn o imanes). Las espiras giran dentro del campo magntico ytransmiten su corriente inducida a las escobillas de tal forma que cada escobillarecoger slo corriente de una nica polaridad, de esta forma se produce

corriente continua.


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Figura 1.20 Dnamo para motocicletas.Fuente:forum.motonline.pt/forum_posts.asp

1.7.2 ALTERNADORES

El alternador es un generador de CORRIENTE ALTERNA.En pequeas motos se suele utilizar el denominado "volante magntico", queincorpora, adems del alternador, el encendido. En las motocicletas grandes seemplean alternadores puros.

El funcionamiento del alternador es similar al de la dnamo: la principaldiferencia radica en que la electricidad producida no se rectifica, sino que sepermite que cambie de direccin (polaridad) a cada vuelta de la espira respectoal imn.

Los alternadores monofsicos ms sencillos son los "VOLANTESMAGNTICOS", por lo general disponen de dos bobinas para la generacin de

electricidad, una para los elementos accesorios (bocina, luces, etc. bobina decable grueso) y otra para el encendido (bonina de cable fino). Las bobinas sesitan en una zona fija y alrededor se instala un volante de aluminio en el quese han introducido unos imanes de manera que sus polos se encuentrandiametralmente opuestos entre s. De manera que en las bobinas se produceuna corriente de tipo ALTERNO.

El volante se denomina "ROTOR" y suele contener dos imanes por lo tantocuatro polos, por tanto la frecuencia de la corriente generada es el doble de ladel rgimen del motor.

Habitualmente si no existen consumos de electricidad en la moto, la bobina de

generacin de corriente se desactiva y as la resistencia del rotor al girar esmenor.


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Figura 1.21 Volante magntico sencillo con dos bobinas.Fuente: Suzuki AX100 Manual de partes

1.8 SISTEMA DE ENCENDIDO

Este sistema provee la energa elctrica necesaria para producir el encendidode la mezcla combustible.

Su importancia radica en que su presencia garantiza el inicio de la combustinen los motores que funcionan bajo el principio del ciclo Otto, produciendo unachispa que enciende la mezcla combustible.

El sistema de encendido cuenta con un sistema generador y otro regulador, pornorma general el sistema generador es un alternador monofsico que entregauna baja tensin (sobre 20-30 V) y una alta intensidad, pero la ms adecuadapara el encendido es la alta tensin y la baja intensidad (alrededor de 8000 V y0.5 a 1 A)

La funcin principal es convertir energa elctrica de baja tensin en altatensin y distribuirla al cilindro del motor.

Figura 1.22 Esquema de un sistema de encendido bsico, para motos.Fuente: www.silcar11-11.com.ar


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Consta bsicamente de la llave de contacto, un acumulador de energa obatera, un transformador o bobina de encendido, regulador y buja.

En la figura 1.15 vemos que todo se encuentra conectado en paralelo, en unprimer momento el platino se encuentra cerrado, de forma que toda la corriente

generada por la bobina es derivada a masa, luego ste es abiertomecnicamente por la leva en el momento preciso y la corriente deber ahoracircular por el primario de la bobina de ignicin. Esta rpida aparicin decorriente en el primario de la bobina inducir una alta tensin en el secundario,la cual se traducir en una chispa que encender el combustible18.

La batera es la fuente que entrega la corriente primaria para el funcionamientoconstante del sistema de encendido. Para aumentar su vida til, es decir, quesu tiempo de descarga aumente casi indefinidamente esta se mantiene encarga constante por medio del alternador, el cual es un generador de corrientealterna que recibe su movimiento directamente del motor.

La bobina es el elemento elctrico que se encarga de generar un impulso detensin lo suficientemente alto para hacer saltar la chispa entre los electrodosde la buja. Para este fin est constituida por dos arrollamientos ubicados unodirectamente sobre el otro.El primario que recibe la corriente de la batera y al cual cuando se leinterrumpe el paso hace que el secundario sea inducido y debido a la diferenciaen cantidad de espiras genere una corriente que es capaz de vencer el poderaislante que presenta la mezcla del combustible.

La buja es el elemento encargado de producir la chispa que inicia lacombustin la mezcla que se encuentra en la cmara de combustin.La Buja se sita en la parte superior de la culata.

Para que la buja produzca esa chispa es necesario dotarla del nivel decorriente suficiente y que esa corriente llegue en el momento exacto, es decir,cuando la mezcla est en la cmara de combustin y el pistn est en su puntoms alto.

1.9 INYECCIN A GASOLINA

En los motores de gasolina, la mezcla se prepara utilizando un carburador o unequipo de inyeccin. Hasta hace pocos aos atrs el carburador era el medio

ms usual de preparacin de mezcla, que es un medio mecnico.En los ltimos aos aument la tendencia de la inyeccin de combustible yasea preparando la mezcla por medio del colector de admisin, o inyectando elcombustible directamente en el cilindro.

18Sistema de encendido para motocicletas [www.silcar11-11.com.ar/Sistema%20de%20encendido%201.pdf]


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Esta tendencia se explica por las ventajas que propone la inyeccin decombustible en relacin con las exigencias de potencia, consumo,comportamiento de marcha, as como de limitacin de elementoscontaminantes en los gases de escape.

Las razones de estas ventajas residen en el hecho de que la inyeccin permiteuna dosificacin muy precisa del combustible en funcin de los estados demarcha y de carga del motor; teniendo en cuenta as mismo el medio ambiente,controlando la dosificacin de tal forma que el contenido de elementos nocivosen los gases de escape sea mnimo.

Adems, asignando una electrovlvula o inyector a cada cilindro se consigueuna mejor distribucin de la mezcla, esto permite un consumo reducido decombustible

1.9.1 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE INYECCIN.

Segn el lugar donde inyectan

Inyeccin Directa

El inyector introduce el combustible directamente en la cmara decombustin.Este sistema de alimentacin es el ms novedoso y se est empezandoa utilizar ahora en los motores de inyeccin gasolina como el motor GDIde Mitsubishi o el motor IDE de Renault19.

Figura 1.23 Inyeccin directa e indirecta

Fuente: http://www.carandyou.com/profile/Bricolajedelautomovil

19GERSCHLER, Stuttgart, Tecnologa del automvil, Barcelona 2004, Revert S.A.


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Inyeccin Indirecta

El inyector introduce el combustible en el colector de admisin, encimade la vlvula de admisin, que no tiene por qu estar necesariamenteabierta. Es la ms usada actualmente20.

Segn el nmero de inyectores

Inyeccin Monopunto

Hay solamente un inyector, que introduce el combustible en el colectorde admisin, despus de la mariposa de gases. Es la ms usada envehculos turismo de baja cilindrada que cumplen normas de antipolucin.

Figura 1.24 Sistema de inyeccin monopuntoFuente: http://www.velocidadmaxima.com/forum/showthread.php?t=96519&langid=1

20GERSCHLER, Stuttgart, Tecnologa del automvil, Barcelona 2004, Revert S.A.


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Inyeccin Multipunto

Hay un inyector por cilindro, pudiendo ser del tipo "inyeccin directa oindirecta". Es la que se usa en vehculos de media y alta cilindrada, con

anti polucin o sin ella21.

Figura 1.25 Sistema de inyeccin multipunto.Fuente: http://www.velocidadmaxima.com/forum/showthread.php?t=96519&langid=1

Segn el nmero de inyecciones:

Inyeccin Continua

Los inyectores introducen el combustible de forma continua en loscolectores de admisin, previamente dosificada y a presin, la cualpuede ser constante o variable.

Inyeccin IntermitenteLos inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es decir;el inyector abre y cierra segn recibe rdenes de la central de mando. Lainyeccin intermitente se divide a su vez en tres tipos:

21RUEDA SANTANDER, Jess, Manual tcnico de Fuel injection, Zaragoza 2003, ETSII S.A.


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- Secuencial: El combustible es inyectado en el cilindro con lavlvula de admisin abierta, es decir; los inyectores funcionan deuno en uno de forma sincronizada.

- Semisecuencial: El combustible es inyectado en los cilindros deforma que los inyectores abren y cierran de dos en dos.

- Simultnea: El combustible es inyectado en los cilindros portodos los inyectores a la vez, es decir; abren y cierran todos losinyectores al mismo tiempo.

Segn las caractersticas de funcionamiento

INYECCIN MECNICA (K-jetronic).

INYECCIN ELECTROMECNICA (KE-jetronic).

INYECCIN ELECTRNICA (L-jetronic, LE-jetronic, motronic, Dijijet, Digifant).

1.10 EL SISTEMA DE INYECCIN BSICO

Este sistema de inyeccin electrnica se basa en la medicin de ciertosparmetros, como la cantidad o densidad de aire que ingresa al motor, latemperatura del mismo, la temperatura del motor, las revoluciones, etc.

Estos parmetros son medidos para informar a una computadora, la cual losrelaciona y logra enviar seales elctricas de gran precisin a las vlvulas,estas se las ha denominado inyectores, ya que logran suministrar elcombustible al colector de admisin.

El combustible finamente pulverizado se mezcla con el aire aspirado por elmotor y esta mezcla se quema en el interior de la cmara de combustin.

1.11 LOS TRES ELEMENTOS DEL SISTEMA DE INYECCIN

Al entender el proceso que se requiere para inyectar combustible, se puede

mencionar ahora que se requieren de tres sistemas bsicos en un sistema deinyeccin: el primero ser el sistema de seales o sensores que deberninformar a la computadora de los PARMETROS ms importantes para unarelacin ideal de mezcla; un segundo elemento es la alimentacin delcombustible que debe llegar hasta las vlvulas de inyeccin o inyectores, locual alista al sistema para mezclarlo con el aire aspirado y el ltimo elementoes el sistema de control que lo realiza la computadora, es decir, recibe lasseales de los sensores, las cuales las transforma en pulsos elctricos hasta


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los inyectores, abrindolos el tiempo requerido para lograr inyectar unacantidad especfica de combustible. En el esquema se puede notar los treselementos que deben trabajar en conjunto para obtener el resultadoesperado22.

Figura 1.26 Elementos bsicos del sistema de inyeccin.Fuente: INDEA Curso de Inyeccin Bsico Mdulo I

1.11.1 SISTEMA DE ALIMENTACIN DE COMBUSTIBLE

Est conformado por el depsito que se encarga de almacenar el combustible,el filtro cuya funcin es retener partculas de impurezas que pueden causarproblemas al funcionamiento del sistema.

La bomba que impulsa el combustible desde el depsito mediante las caerashacia el carburador o inyectores; dependiendo del caso para el primero seutiliza una bomba de baja presin que generalmente es de tipo mecnico y esaccionada por el motor, en el segundo caso es de tipo elctrico permaneciendosumergida en el combustible.

Para controlar la intermitencia que se presenta en la presin contenida en el rielde inyeccin provocada por la apertura y cierre de los inyectores, el sistemaposee un regulador de presin.

22COELLO, Efrn, Sistemas de inyeccin electrnica de gasolina, Ecuador 2002, Publicaciones S.A.


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Figura 1.27 Sistema de alimentacin de combustible bsico.Fuente: INDEA Curso de Inyeccin Bsico Mdulo I

1.11.2 SEALES QUE DEBE RECIBIR EL COMPUTADOR

El sistema de inyeccin electrnica requiere de parmetros tales como:cantidad de Aire aspirado, Temperatura del Motor, revoluciones, posicin delcigeal, posicin de aleta del acelerador, entre otros, mediante estainformacin la unidad electrnica de control puede establecer la cantidadptima de combustible que requiere el motor de acuerdo al rgimen de trabajo.

Los dispositivos encargados de recoger estor parmetros son los denominadossensores que se encuentran ubicados en lugares estratgicos en el motor delvehculo. Entre los principales sensores tenemos:

- Sensor de temperatura de refrigerante, de aire, combustible, lubricante.- Sensor de presin del mltiple, presin baromtrica, de turbo, de

combustible (lnea y en depsito)- Sensor de velocidad del vehculo, de ejes primarios y de transmisin.- Sensor de giro mariposa TPS- Sensor de pedal de aceleracin.- Sensor de flujo msico de aire MAF

- Sensor de flujo volumtrico de aire VAF- Sensor de carga elctrica.- Sensores de giro del motor y/o posicin de cigeal CKP- Sensor de detonacin KS- Sensor de oxgeno en escape - EGO, HEGO- Sensores de accionamiento de Direccin Aire Acondicionado, direccin de

potencia, etc.


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- Sensores de accionamiento y apertura de vlvulas (parcial o total).

1.11.3 SISTEMA DE CONTROL

Conocido como ECU (Electronic Control Unit), ECM (Electronic Control

Module), Computadora Abordo, es la encargada de recibir las seales de todoslos sensores, las cuales son las procesadas y comparadas, con el fin de emitirlas ordenes a los inyectores. La central de control est compuesta por:

- Unidad de salida y entrada de datos- Microprocesador- Memoria EPROM- Memoria RAM- Sistema de auto diagnstico- En sistemas ms modernos conexin con el sistema CAN

Figura 1.28 Computadora de control del sistema.Fuente: http://www.denso.co.jp/presskit/product_adaptive/index.html

Desde el punto de vista elctrico y electrnico, la ECU est compuesta porelementos que se dividen en tres amplias categoras:

Conductores Aislantes Semiconductores

1.12 MATERIALES CONDUCTORES

En la categora conductores se encuentran agrupados todos los metales queen mayor o menor medida conducen o permiten el paso de la corriente elctricapor sus cuerpos. Entre los mejores conductores por orden de importancia para


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uso en la distribucin de la energa elctrica de alta, media y baja tensin, ascomo para la fabricacin de componentes de todo tipo como dispositivos yequipos elctricos y electrnicos, se encuentran el cobre (Cu), aluminio (Al),plata (Ag), mercurio (Hg) y oro (Au).

Figura 1.29 Cable de Cobre.

Fuente:http://jcdonaire-electricidad.blogspot.com/

Los conductores de cobre son los materiales ms utilizados en los circuitoselctricos por la baja resistencia que presentan al paso de la corriente.

1.13 MATERIALES AISLANTES O DIELCTRICOS

A diferencia de los cuerpos metlicos buenos conductores de la corrienteelctrica, existen otros como el aire, la porcelana, el cristal, la mica, la ebonita,las resinas sintticas, los plsticos, etc., que ofrecen una alta resistencia a supaso. Esos materiales se conocen como aislantes o dielctricos.

Figura 1.30 Materiales aislantes utilizados en la industria.Fuente:http://conocimientospassivetechnologies.blogspot.com/2010_05_01_archive.html


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Existen diferentes materiales aislantes de plstico utilizados comnmente enlas cajas de conexin y en otros elementos propios de las instalacioneselctricas domsticas de baja tensin, as como el PVC (PolyVinyl Chloride Policloruro de Vinilo) empleado como revestimiento en los cables conductores.

Adems, se tiene aislantes de vidrio utilizado en las torres externas dedistribucin elctrica de alta tensin, ver figura 1.30.

1.14 MATERIALES SEMICONDUCTORES

Los "semiconductores" como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se),constituyen elementos que poseen caractersticas intermedias entre loscuerpos conductores y los aislantes, por lo que no se consideran niconductores ni aislantes. Sin embargo, bajo determinadas condiciones esosmismos elementos permiten la circulacin de la corriente elctrica en unsentido, pero no en el sentido contrario. Esa propiedad se utiliza para rectificar

corriente alterna, detectar seales de radio, amplificar seales de corrienteelctrica, funcionar como interruptores o compuertas utilizadas en electrnicadigital, entre otros.

Los primeros semiconductores utilizados para fines tcnicos fueron pequeosdetectores diodos empleados a principios del siglo 20 en los primitivosradiorreceptores, que se conocan como de galena. Ese nombre lo tom elradiorreceptor de la pequea piedra de galena o sulfuro de plomo (PbS) quehaca la funcin de diodo y que tenan instalado para sintonizar las emisoras deradio. La sintonizacin se obtena moviendo una aguja que tena dispuestasobre la superficie de la piedra. Aunque con la galena era posible seleccionar y

escuchar estaciones de radio con poca calidad auditiva, en realidad nadieconoca que misterio encerraba esa piedra para que pudiera captarlas.

En 1940 Russell Ohl, investigador de los Laboratorios Bell, descubri que si aciertos cristales se le aada una pequea cantidad de impurezas suconductividad elctrica variaba cuando el material se expona a una fuente deluz. Ese descubrimiento condujo al desarrollo de las celdas fotoelctricas osolares. Posteriormente, en 1947 William Shockley, investigador tambin de losLaboratorios Bell, Walter Brattain y John Barden, desarrollaron el primerdispositivo semiconductor de germanio (Ge), al que denominaron transistor yque se convertira en la base del desarrollo de la electrnica moderna.

La mayor o menor conductividad elctrica que pueden presentar los materialessemiconductores depende en gran medida de su temperatura interna.

En el caso de los metales, a medida que la temperatura aumenta, la resistenciaal paso de la corriente tambin aumenta, disminuyendo la conductividad. Todo


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lo contrario ocurre con los elementos semiconductores, pues mientras sutemperatura aumenta, la conductividad tambin aumenta.

En resumen, la conductividad de un elemento semiconductor se puede variaraplicando uno de los siguientes mtodos:

Elevacin de su temperatura Introduccin de impurezas (dopaje) dentro de su estructura cristalina Incrementando la iluminacin.

Los materiales semiconductores, segn su pureza, se clasifican de la siguienteforma:

1. Intrnsecos2. Extrnsecos

1.14.1 SEMICONDUCTORES INTRNSECOSSe dice que un semiconductor es intrnseco cuando se encuentra en estadopuro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni tomos de otro tipo dentrode su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electronesen la banda de valencia al atravesar la banda prohibida ser igual a la cantidadde electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conduccin.

Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elementosemiconductor intrnseco, algunos de los enlaces covalentes se rompen yvarios electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la

atraccin que ejerce el ncleo del tomo sobre los mismos. Esos electroneslibres saltan a la banda de conduccin y all funcionan como electrones deconduccin, pudindose desplazar libremente de un tomo a otro dentro de lapropia estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor se estimulecon el paso de una corriente elctrica.

Figura 1.31 Estructura cristalina de un semiconductor intrnseco de Si.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm


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Como se puede observar en la figura 1.31, los tomos de silicio (que sloposeen cuatro electrones en la ltima rbita o banda de valencia), se unenformando enlaces covalente para completar ocho electrones y crear as uncuerpo slido semiconductor. En esas condiciones el cristal de silicio se

comportar igual que si fuera un cuerpo aislante.

1.14.2 SEMICONDUCTORES "EXTRNSECOS"

Cuando a la estructura molecular cristalina del silicio o del germanio se leintroduce cierta alteracin, esos elementos semiconductores permiten el pasode la corriente elctrica por su cuerpo en una sola direccin. Para hacerposible, la estructura molecular del semiconductor se dopa mezclando lostomos de silicio o de germanio con pequeas cantidades de tomos de otroselementos o "impurezas".

Generalmente los tomos de las impurezas corresponden tambin aelementos semiconductores que, en lugar de cuatro, poseen tres electrones ensu ltima rbita tales como el galio (Ga) o el indio (In), o que poseen cincoelectrones tambin en su ltima rbita como el antimonio (Sb) o el arsnico(As). Una vez dopados, el silicio o el germanio se convierten ensemiconductores extrnsecos y sern capaces de conducir la corrienteelctrica.

En la actualidad el elemento ms utilizado para fabricar semiconductores parael uso de la industria electrnica es el cristal de silicio (Si) por ser un

componente relativamente barato de obtener. La materia prima empleada parafabricar cristales semiconductores de silicio es la arena, uno de los materialesms abundantes en la naturaleza.

En su forma industrial primaria el cristal de silicio tiene la apariencia de unaoblea de muy poco grosor (entre 0,20 y 0,25 mm aproximadamente), pulidacomo un espejo.

El segundo elemento tambin utilizado como semiconductor, pero en menorproporcin que el silicio, es el cristal de germanio (Ge).

Durante mucho tiempo se emple tambin el selenio (S) para fabricar diodossemiconductores en forma de placas rectangulares, que combinadas ymontadas en una especie de eje se empleaban para rectificar la corrientealterna y convertirla en directa. Hoy en da, adems del silicio y el germanio, seemplean tambin combinaciones de otros elementos semiconductorespresentes en la Tabla Peridica.


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Entre esas combinaciones se encuentra la formada por el galio (Ga) y elarsnico (As) utilizada para obtener arseniuro de galio (GaAs), materialdestinado a la fabricacin de diodos lser empleados como dispositivos delectura en Cds de audio.

Figura 1.32 Diodo laser.Fuente: http://www.3bscientific.es/Fisica-de-laser-de-estado-solido/Diodo-laser-1000-mW.html

En el caso del silicio (Si) y el germanio (Ge) cuando se encuentran en estadopuro, es decir, como elementos intrnsecos, los electrones de su ltima rbitatienden a unirse formando "enlaces covalentes", para adoptar una estructuracristalina. Los tomos de cualquier elemento, independientemente de lacantidad de electrones que contengan en su ltima rbita, tratan siempre decompletarla con un mximo de ocho, ya sea donndolos o aceptndolos, segnel nmero de valencia que le corresponda a cada tomo en especfico.

1.14.3 SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-N"

Ni los tomos de silicio, ni los de germanio en su forma cristalina ceden niaceptan electrones en su ltima rbita; por esto no permiten la circulacin de lacorriente elctrica y se comportan como materiales aislantes.

Pero si la estructura cristalina de uno de esos elementos semiconductores ladopamos aadindole una pequea cantidad de impurezas provenientes detomos de un metaloide como, por ejemplo, antimonio (Sb) (elementoperteneciente los elementos semiconductores del Grupo Va de la TablaPeridica, con cinco electrones en su ltima rbita o banda de valencia), estostomos se integrarn a la estructura del silicio y compartirn cuatro de sus


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cinco electrones con otros cuatro pertenecientes a los tomos de silicio o degermanio, mientras que el quinto electrn restante del antimonio, al quedarliberado, se podr mover libremente dentro de toda la estructura cristalina. Deesa forma se crea un semiconductor extrnseco tipo-N, o negativo, debido al

exceso de electrones libres existentes dentro de la estructura cristalina delmaterial semiconductor.

Figura 1.33 Estructura cristalina compuesta por tomos de Sb y Si.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm

Como se puede observar, esta estructura se ha dopado aadiendo tomos deantimonio (Sb) para crear un material semiconductor extrnseco. Los tomosde silicio (con cuatro electrones en la ltima rbita o banda de valencia) seunen formando enlaces covalentes con los tomos de antimonio (con cinco ensu ltima rbita banda de valencia). En esa unin quedar un electrn libredentro de la estructura cristalina del silicio por cada tomo de antimonio que sehaya aadido. De esa forma el cristal. de silicio se convierte en materialsemiconductor tipo-N (negativo) debido al exceso electrones libres con cargasnegativas presentes en esa estructura.

Si a un semiconductor tipo-N le aplicamos una diferencia de potencial ocorriente elctrica en sus extremos, los electrones libres portadores de cargasnegativas contenidos en la sustancia impura aumentan. Bajo esas condicioneses posible establecer un flujo de corriente electrnica a travs de la estructuracristalina del semiconductor si le aplicamos una diferencia de potencia ocorriente elctrica.


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No obstante, la posibilidad de que al aplicrseles una corriente elctrica loselectrones se puedan mover libremente a travs de la estructura atmica de unelemento semiconductor es mucho ms limitada que cuando la corriente fluyepor un cuerpo metlico buen conductor.

1.14.4 SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-P"

Si en lugar de introducir tomos pentavalentes al cristal de silicio o de germaniolo dopamos aadindoles tomos o impurezas trivalentes como de galio (Ga)(elemento perteneciente al Grupo IIIa de la Tabla Peridica con tres electronesen su ltima rbita o banda de valencia), al unirse esa impureza en enlacecovalente con los tomos de silicio quedar un hueco o agujero, debido a quefaltar un electrn en cada uno de sus tomos para completar los ocho en sultima rbita.

En este caso, el tomo de galio tendr que captar los electrones faltantes, quenormalmente los aportarn los tomos de silicio, como una forma decompensar las cargas elctricas.

De esa forma el material adquiere propiedades conductoras y se convierte enun semiconductor extrnseco dopado tipo-P (positivo), o aceptante, debido alexceso de cargas positivas que provoca la falta de electrones en los huecos oagujeros que quedan en su estructura cristalina.

Figura 1.34 Estructura cristalina compuesta por tomos de Ga y Si.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm


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Como en el caso anterior, una persiana, dopada ahora con tomos de galio(Ga) para formar un semiconductor extrnseco. Como se puede observar en lailustracin, los tomos de silicio (con cuatro electrones en la ltima rbita obanda de valencia) se unen formando enlaces covalente con los tomos de

galio (con tres electrones en su banda de valencia). En esas condicionesquedar un hueco con defecto de electrones en la estructura cristalina desilicio, convirtindolo en un semiconductor tipo-P (positivo) provocado por eldefecto de electrones en la estructura.

1.14.5 MECANISMO DE CONDUCCIN DE UN SEMICONDUCTOR

Cuando a un elemento semiconductor le aplicamos una diferencia de potencialo corriente elctrica, se producen dos flujos contrapuestos: uno producido porel movimiento de electrones libres que saltan a la banda de conduccin y otropor el movimiento de los huecos que quedan en la banda de valencia cuando

los electrones saltan a la banda de conduccin.

Figura 1.35 Movimiento que producen los electrones en un elemento semiconductor.Fuente: http://conocimientossemiconductors.blogspot.com/2010_02_01_archive.html

Cuando aplicamos una diferencia de potencial a un elemento semiconductor,se establece una corriente de electrones en un sentido y otra. corriente dehuecos en sentido opuesto.

Si analizamos el movimiento que se produce dentro de la estructura cristalina

del elemento semiconductor, se puede ver que mientras los electrones semueven en una direccin, los huecos o agujeros se mueven en sentido inverso.Por tanto, el mecanismo de conduccin de un elemento semiconductor consisteen mover cargas negativas (electrones) en un sentido y cargas positivas(huecos o agujeros) en sentido opuesto.


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Ese mecanismo de movimiento se denomina "conduccin propia delsemiconductor", que para las cargas negativas (o de electrones) ser"conduccin N", mientras que para las cargas positivas (de huecos o agujeros),ser "conduccin P".23

1.15 DIODOS

Figura 1.36 Tipos de Diodos.Fuente: http://modulo2electronicacecytem02.blogspot.com/2010_08_01_archive.html

El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulacin decorriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que labloquea en el sentido contrario.

1.15.1 SMBOLO

Figura 1.37 Smbolo de Diodo.Fuente: http://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/edigital/cursoDistancia/simbolos.htm

23 Semiconductores: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_9.htm


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El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presentaresistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistenciainfinita en el sentido opuesto. La punta de la flecha del smbolo circuital,representada en la figura 1.37, indica el sentido permitido de la corriente.

1.15.2 DIODO ZENER

Tipo de diodo semiconductor diseado para trabajar en polarizacin inversa ycon corrientes ms elevadas que las admitidas por los diodos comunes.

Esa caracterstica evita que este diodo se destruya cuando alcanza el puntodenominado tensin de ruptura, cuestin que ocurrira si se empleara undiodo normal en determinados circuitos.

El diodo Zener posee un amplio uso como regulador de tensin o voltaje, yaque permite mantener en todo momento los valores constantes de tensin en

los circuitos electrnicos donde se emplea.

Figura 1.38 Diodo Zener.Fuente: http://www.ucontrol.com.ar/Articulos/Diodos/diodos.htm

1.15.3 DIODO SCHOTTKY O DE BARRERA

El diodo Schottky en lugar de construirse a partir de dos cristalessemiconductores de unin tipo p-n, utiliza un metal como el aluminio (Al) o elplatino (Pt) en contacto con un cristal semiconductor de silicio (Si) menos

dopado que el empleado en la fabricacin de un diodo comn.

Esta unin le proporciona caractersticas de conmutacin muy rpida durantelos cambios de estados que ocurren entre la polarizacin directa y la inversa, loque posibilita que pueda rectificar seales de muy altas frecuencias, as comosuprimir valores altos de sobrecorriente en circuitos que trabajan con granintensidad de corriente.


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Los diodos Schottky se emplean ampliamente en la proteccin de lasdescargas de las celdas solares en instalaciones provistas de bateras deplomo-cido, as como en mezcladores de frecuencias entre 10 MHz y 1000GHz instalados en equipos de telecomunicaciones.

Figura 1.39 Diodo Schottky.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm

Nota.- No se debe confundir el diodo Schottky con el Shockley, ya que ambosposeen caractersticas diferentes.

1.15.4 DIODO TNEL O ESAKI

El diodo tnel guarda cierto parecido con el Zener, con la diferencia que loscristales de silicio que forman la unin p-n se fabrican ms dopados.

Esta caracterstica le otorga propiedades diferentes debido a que la zona dedeplexin que normalmente se forma alrededor de la unin o juntura p-n esms reducida, cuestin que lo hace idneo para su uso en aplicaciones de altavelocidad de conmutacin. Se emplean en osciladores de alta frecuencia, encircuitos amplificadores con bajo nivel de ruido que operan a frecuencias pordebajo de los mil megahertz (1000 MH) y como interruptores electrnicos.

1.15.5 DIODO VARICAP O VARACTOR

En general todos los diodos poseen cierta capacitancia en el mismo punto deunin p-n. En el caso de los diodos varicap estos permiten que su capacitanciavare a medida que la tensin que se les aplica en polarizacin inversa seincrementa.

Esta caracterstica se explota para utilizarlos en sustitucin de los tradicionalescondensadores variables del tipo mecnico (formado por chapas metlicas fijasy movibles, o por bobinas o inductancias), para sintonizar las estaciones deradio y los canales de televisin.


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Figura 1.40 Diodo Varicap o Varactor.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm

1.15.6 DIODOS PARA APLICACIONES ESPECIALES

Existen tambin otros tipos de diodos completamente diferentes a todos losanteriormente expuestos, destinados a realizar funciones especiales en loscircuitos electrnicos, como son los que se relacionan a continuacin:

Diodo LED (emisor de luz) Diodo lser Diodo IR (infrarrojo)

Fotodiodo

Diodo LED (Light Emitting Diode Diodo emisor de luz).- Como su nombreindica, este diodo emite luz al igual que una lmpara pequea cuando seconectan a la corriente elctrica. En la actualidad tienen amplio uso comopilotos o testigos indicadores del funcionamiento de diferentes equipos,dispositivos, y aparatos elctricos y electrnicos; en lmparas de linternas, enluminarias para alumbrado pblico de calles, en semforos de control detrfico, en luces de posicin y cruce de los coches, en alumbrado domstico, enpaneles publicitarios y hasta en las pantallas de los ltimos modelos detelevisores


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Figura 1.41 Linterna provista de diodos LED.Fuente:http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm

Los diodos LEDs tienen un consumo muy bajo de corriente elctrica y suempleo en las pantallas de televisores puede llegar a ahorrar hasta un 80% deltotal de energa que consumen las actuales LCD-TFT y de plasma.

Figura 1.42 Diodos LED color rojo.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm

Diodo lser.- Constituye un tipo especial de LED, cuya caracterstica es emitirun haz de luz coherente. Se emplea en equipos lectores-grabadores de Cd`sy DVD`s, punteros de sealizacin, impresoras digitales, escneres, lectores decdigo de barras, equipos de ciruga, maquinaria industrial, etc.


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Figura 1.43 Diodo lser de luz roja.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm

En la figura 1.43 la flecha seala el haz de un diodo lser de luz roja instaladoen un dispositivo lector de Cd`s y DVD`s. Se ha colocado un disco plstico

transparente del mismo dimetro que un DVD para que se pueda observar elimpacto del haz de luz sobre su superficie, tal como ocurre en un disco realdurante el proceso de lectura.

Diodo IR (infrarrojo).- Representa otro tipo de LED, cuya caracterstica esemitir una luz correspondiente al espectro infrarrojo, invisible para el ojohumano. Estos diodos funcionan como dispositivos de visin nocturna cuandola luz ambiente resulta ser insuficiente.

Se emplean, ampliamente, en videoporteros domsticos para ver y grabarimgenes en la obscuridad, para grabaciones de noche con videocmaras conla funcin night-shot, en mandos domsticos de control remoto para el cambio

de canales en los televisores y en muchas otras aplicaciones enmarcadasdentro de los sectores de la electrnica domstica e industrial.

Figura 1.44 Diodos infrarrojos colocados en un circuito electrnico.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm


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Fotodiodo.- Este es un elemento semiconductor de funcionamiento opuesto alos LEDs, pues en lugar de emitir luz funciona slo al recibirla. Cuando sobre lasuperficie del elemento semiconductor incide algn rayo de luz, la corrienteelctrica comienza a fluir por su circuito electrnico externo, activando as aldispositivo al que est conectado. Su principal uso es como sensor en circuitos

automticos.24

Figura 1.45 Fotodiodode silicio.Fuente: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_6.htm

1.16 TRANSISTORES

Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacin de una

corriente grande mediante una seal muy pequea.

Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran:

Amplificacin de todo tipo (radio, televisin, instrumentacin) Generacin de seal (osciladores, generadores de ondas,

emisin de radiofrecuencia) Conmutacin, actuando de interruptores (control de rels, fuentes

de alimentacin conmutadas, control de lmparas, modulacinpor anchura de impulsos PWM)

Deteccin de radiacin luminosa (fototransistores)

Los transistores de unin (uno de los tipos ms bsicos) tienen 3 terminalesllamados Base, Colector y Emisor, que dependiendo del encapsulado quetenga el transistor pueden estar distribuidos de varias formas.

24 Fotodiodos: http://www.electronica2000.com/temas/diodostipos.htm


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Figura 1.46 Distribucin de los terminales de un transistor.Fuente:http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp

Por otro lado, los Transistores de Efecto de Campo (FET) tienen tambin 3terminales, que son Puerta (Gate), Drenador (Drain) y Sumidero (Sink), queigualmente dependiendo del encapsulado que tenga el transistor pueden estardistribuidos de varias formas.

1.16.1 TIPOS DE TRANSISTORES

Existen varios tipos que dependen de su proceso de construccin y de lasaplicaciones a las que se destinan, de los cuales la clasificacin ms aceptadaconsiste en dividirlos en:

Transistores bipolares o BJT (Bipolar Junction Transistor) Transistores de efecto de campo o FET (Field Effect Transistor). La

familia de los transistores de efecto de campo es a su vez bastanteamplia, y tenemos: JFET, MOSFET, MISFET, etc.

Transistores bipolares

Los transistores bipolares surgen de la unin de tres cristales de semiconductorcon dopajes diferentes e intercambiados. Se puede tener por tanto transistoresPNP o NPN. Tecnolgicamente se desarrollaron antes los transistores BJT quelos FET.

Los transistores bipolares se usan generalmente en electrnica analgica.Tambin en algunas aplicaciones de electrnica digital con la tecnologaBICMOS o TTL.


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Figura 1.47 Transistores bipolaresFuente: http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/trans_bipolar.htm

Transistores de efecto de campo

Los transistores de efecto de campo ms conocidos son los JFET (JunctionField Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor FET).

Tienen tres terminales denominadas puerta (o gate) a la equivalente a la basedel BJT, y que regula el paso de corriente por las otras dos terminales,llamadas drenador (drain) y fuente (source).

Presentan diferencias de comportamiento respecto a los BJT. Una diferenciasignificativa es que, en los MOSFET, la puerta no absorbe intensidad enabsoluto, frente a los BJT, donde la intensidad que atraviesa la base espequea en comparacin con la que circula por las otras terminales, pero nosiempre puede ser despreciada. 25

Figura 1.48 Transistores de efecto de campoFuente: http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/2735701/Transistores .html

25Fuente: http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso03-


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1.16.2 SIMBOLOGA

En la Figura 1.49 se muestran los tipos de uso ms frecuente y su simbologa:

Transistor Bipolar de Unin (BJT)

Transistor de Efecto de Campo, deUnin (JFET)

Transistor de Efecto de Campo, deMetal-xido-Semiconductor(MOSFET)

Fototransistor

Figura 1.49 Simbologa de diferentes tipos de transistores.Fuente:http://enciclopedia.us.es/index.php/Transistor

Nota: En un esquema electrnico, los transistores se representan mediante susmbolo, el nmero de transistor (Q1, Q2, ...) y el tipo de transistor, talcomo se muestra aqu:

Figura 1.50 Representacin grfica de un transistor.Fuente:http://enciclopedia.us.es/index.php/Transistor

Aqu se puede observar una seleccin de los transistores ms tpicos,mostrando su encapsulado y distribucin de patillas.


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Figura 1.51 Diferentes tipos de transistores.Fuente:http://enciclopedia.us.es/index.php/Transistor

1.17 EL TEMPORIZADOR 555

El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya funcin primordiales la de producir pulsos de temporizacin con una gran precisin y que,adems, puede funcionar como oscilador.

Figura 1.52 Temporizador 555.Fuente: http://mundoelectronics.blogspot.com/2009/04/el-temporizador-555-i.html

Sus caractersticas ms destacables son:

Temporizacin desde microsegundos hasta horas.

Modos de funcionamiento:o Monoestable.o Astable.

Aplicaciones:o Temporizador.o Oscilador.o Divisor de frecuencia.o Modulador de frecuencia.o Generador de seales triangulares.


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1.17.1 DISTRIBUCI N D

Fuente: http://w

1. Tierra o masa

2.Disparo: Es en este pinsi el 555 es configuradocuando este pin va por depulso debe ser de corta dla salida se quedar en alvez.

3. Salida: Aqu veremossea que est conectado coalta, el voltaje de salidaEsta salida se puede oblig(reset).

4. Reset: Si se pone a usalida # 3 a nivel bajo. Siconectarla a Vcc para evita

5. Control de voltaje: Ccontrolador de voltaje, el v

practica como Vcc-1 voltio)en que el pin No. 3 esta enpor las resistencias y cond

El voltaje aplicado al pin Nla configuracin monoesta

PINES DEL TEMPORIZADOR 555

Figura 1.53 Pines del 555.

w.allaboutcircuits.com/worksheets/timers.html

, donde se establece el inicio del tiempo domo monostable. Este proceso de dispajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentaracin, pues si se mantiene bajo por muco hasta que la entrada de disparo pase

l resultado de la operacin del temporizadmo monoestable, astable u otro. Cuando ls el voltaje de aplicacin (Vcc) menos 1.r a estar en casi 0 voltios con la ayuda del

n nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone lapor algn motivo esta patilla no se utilizr que el 555 se "resetee".

ando el temporizador 555 se utiliza en elltaje en este pin puede variar casi desde

hasta casi 0 V. As es posible modificar loalto o en bajo independiente del diseo (ensadores conectados externamente al 55

. 5 puede variar entre un 45% y un 90 %le.

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e retardo,ro ocurrecin. Esteo tiempoalto otra

r 555, yasalida es

7 Voltios.pin No. 4

patilla dehay que

modo decc (en la

s tiempostablecido).

e Vcc en


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Cuando se utiliza la configuracin astable, el voltaje puede variar desde 1.7voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en este pin en la configuracin astablecausar la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM).

Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF

para evitar las interferencias

6. Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y seutiliza para poner la salida (Pin No. 3) a nivel bajo.

7. Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externoutilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8. V+: Tambin llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje dealimentacin que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (mximo). Hay versionesmilitares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

1.17.2 FUNCIONAMIENTO MONOASTABLE

Figura 1.54 Circuito monoestable del 555.Fuente: http://www.allaboutcircuits.com/worksheets/timers.html

Cuando la seal de disparo est a nivel alto (ej. 5V con Vcc 5V) la salida semantiene a nivel bajo (0V), que es el estado de reposo.

Una vez se produce el flanco descendente de la seal de disparo y se pasa por

el valor de disparo, la salida se mantiene a nivel alto (Vcc) hasta transcurrido eltiempo determinado por la ecuacin:

T = 1.1*Ra*C (1.1)

Es recomendable, para no tener problemas de sincronizacin que el flanco debajada de la seal de disparo sea de una pendiente elevada, pasando lo msrpidamente posible a un nivel bajo (idealmente 0V).


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NOTA: en el modo monoestable, el disparo debera ser puesto nuevamente anivel alto antes que termine la temporizacin.

1.17.3 FUNCIONAMIENTO ASTABLE

Figura 1.55 Circuito astable del 555.Fuente: http://www.allaboutcircuits.com/worksheets/timers.html

En este modo se genera una seal cuadrada oscilante de frecuencia:

F = 1/T = 1.44 / [C*(Ra+2*Rb)] (1.2)

La seal cuadrada tendr como valor alto Vcc (aproximadamente) y comovalor bajo 0V.

Si se desea ajustar el tiempo que est a nivel alto y bajo se deben aplicar lasfrmulas:

Salida a nivel alto: T1 = 0.693*(Ra+Rb)*C (1.3)

Salida a nivel bajo: T2 = 0.693*Rb*C (1.4)

1.18 RESISTENCIA

Figura 1.56 Resistencia.Fuente:http://electricomponentes.blogspot.com/2011/02/electricidad-y-componentes.html

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (L), de suseccin (s) y del material con el que est fabricado, mediante la siguienteexpresin:


60/75

60

s

LR

= (1.5)

Donde: R = resistencia

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